[김형자의 과학이야기]순도 99.9% 물 걸러내는 정수기

[김형자의 과학이야기]순도 99.9% 물 걸러내는 정수기

서울시장 후보의 TV광고 출연의 선거법 저촉 여부로 5월을 달군 정수기. 정치 오염보다는 수질 오염이 심각해지면서 사무실과 가정에서 정수기가 인기다. ‘물 순도 99.9%’라는 광고 문구까지 나오고 있다. 어떻게 오염된 물에서 이렇게 높은 순도의 물을 얻을 수 있을까? ▲ 매장에서 판매 중인 정수기 모든 성인은 하루에 최소한 2ℓ 정도의 물을 마셔야 한다. 하루에 약 2500g(2.5ℓ)의 수분이 배출되기 때문이다. 폐에서 호흡할 때 수증기로 되어 배출되는 양이 하루 약 600g, 피부에 분포되어 있는 땀구멍을 통해 땀으로 발산되는 양이 하루 약 500g, 대변 및 소변으로 배설되는 양이 약 1400g이다. 따라서 매일 2.5ℓ의 수분을 섭취해야 하는데, 이 중 약 0.5ℓ의 수분은 음식물을 통해 섭취할 수 있으므로 2ℓ의 물을 보충하면 된다. 정수기는 이와 같은 하루 필요량의 물을 깨끗하게 정수하여 제공한다는 목적에서 개발되었다. 그렇다면 정수기는 어떻게 깨끗한 물을 공급하는 것일까. 그 원리는 단순하다. 물을 아주 미세한 구멍에 통과시켜 불순물, 세균 등을 걸러내는 것이다. 정수기의 생명은 오염 물질을 거르는 ‘거르개(필터)’다. 일반적으로 가정용 정수기 안에는 필터가 3~6개 정도 들어 있고, 크게 3단계의 정밀여과 단계를 거친다. 첫 번째 필터는 녹찌꺼기 등 일반적으로 굵은 알갱이를 걸러내는 ‘침전 필터’다. 다음에는 정수기에서 가장 중요한 단계인, 합성수지로 된 반투막 필터가 역삼투압을 이용해 이온, 세균, 유기물 등을 걸러낸다. 역삼투압을 이해하기 위해서는 먼저 삼투압을 이해해야 한다. 서로 다른 농도의 용액이 반투막을 사이에 두고 분리되어 있다면, 물은 농도의 평형을 유지하기 위해 반투막을 통과하게 된다. 즉 저농도의 물이 고농도 쪽으로 이동하고 이때 상대적으로 고농도에 많은 물량이 생성되어 압력이 발생하는데 이를 삼투압이라 한다. 역삼투압이란 이러한 삼투현상에 인위적인 압력을 가하면 역으로 다시 고농도의 물분자가 저농도의 지역으로 이동하게 되어 순수한 물만을 얻게 되는데, 이때 가한 압력을 말한다. 역삼투압의 핵심기술은 반투막의 구멍 크기에 있다. 이 구멍의 크기(0.0001㎛)는 머리카락 굵기의 수십~수백 분의 1로 매우 작아 물분자만 겨우 통과할 수 있다. 마치 쥐구멍에 고양이가 들어갈 수 없는 것과 같다고 할까. 그래서 역삼투압만 가해지면 순도 99.9%의 물도 쉽게 얻을 수 있게 된다. 마지막은 후처리 과정으로 반투막으로 처리하기 곤란한 잔류염소나 냄새를 활성탄이 채워진 여과기로 제거한 다음 살균처리를 한다. 냄새도 입자이기 때문에 미세입자가 잘 달라붙는 활성탄을 이용하는 것이다. 이처럼 정수기는 ‘깨끗한 물’을 만드는 데 초점이 맞춰져 있다. 그래서 물 안에 있는 모든 것들을 제거하기에 바빴다. 전문가들은 이를 지적한다. “건강하고 깨끗한 물에는 우리 몸에 이로운 각종 미네랄 성분이 들어 있다. 그런데 우리 몸에 좋고 나쁨에 상관없이 반투막 구멍 크기보다 큰 모든 물질들은 다 걸러져 몸에 좋은 무기염류까지 없앤다”고. 물에도 맛이 있다. 증류수같이 너무 순수한 물은 맛도 없고, 또 마시면 삼투현상에 의해 세포 속으로 물분자가 들어가 세포가 팽창하는 현상이 나타나기도 한다. 너무 깨끗한 물, 우리 몸에 해로울 수 있다.